חקר התחדשות הקשרים הפונקציונליים בין פרוסות חוט השדרה באמצעות מערך מרובה אלקטרודות

רלוונטיות תעשייתית למנהלים

שיטה זו מאפשרת להעריך רגנרציה נוירונלית תפקודית במערכת in vitro מבוקרת, ובכך תומכת בתיקוף של מטרות במחקרים על רגנרציה עצבית. באמצעות מדידת התאוששות אלקטרופיזיולוגית על פני נגעים, היא מספקת נתונים כמותיים להפחתת סיכונים בהיפותזות טיפוליות הנוגעות לצמיחה אקסונלית וחיבור סינפטי מחדש. הפלטפורמה מציעה גישה ניתנת לשחזור ובעלת יכולת הרחבה לסריקה בשלבים מוקדמים של תרכובות השואפות לקדם תיקון של חוט השדרה.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח של ביו-פרמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: בוחן היפותזות טיפוליות באמצעות מדידת ראיות אלקטרופיזיולוגיות להתחדשות של נוירונים פרופריוספינליים (propriospinal neurons) לאורך נגע מוגדר.
• ערך תפעולי: מאפשר תיקוף פונקציונלי של המטרה באמצעות הקלטה ישירה של פעילות מעגלים עצביים ששוחזרו, ובכך מפחית את ההסתמכות על סממנים אנטומיים בלבד.
• ערך חיזוי: תומך במיון תיקי פיתוח על ידי קורלציה בין התחדשות מבנית לבין התאוששות פונקציונלית, ובכך משפר את רמת הביטחון במועמדים מובילים המכוונים לצמיחת נוריטים או סינפטוגנזה.

סריקה ופיתוח בדיקות

• מוכנות הבדיקה: מכין מערכות ביולוגיות מתוקפות עם פרוסות של חוט השדרה המחוברות ל-MEA לקבלת תוצאות אלקטרופיזיולוגיות עקביות וניתנות לשחזור.
• פלט כמותי: מאפשר מדידה של פעילות חשמלית ספונטנית ומעוררת כסמן ביולוגי תפקודי של קישוריות סינפטית ושל שלמות הרשת.
• סקילביליות: תומך בבדיקה מקבילה של התערבויות פרמקולוגיות או גנטיות במספר בארות MEA, ובכך מגביר את התפוקה לצורך זיהוי מובילים.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• רלוונטיות למחלה: מדמה רגנרציה של מסלול הפרופריוספינלי (propriospinal pathway), יעד תרגומי מרכזי להשבת התפקוד המוטורי לאחר פגיעה בחוט השדרה.
• הפחתת סיכונים מנגנונית: מבדילה בין ניבט אקסוני (axonal sprouting) גרידא לבין יצירת סינפסות תפקודיות, על ידי קישור הצמיחה המבנית להתאוששות אלקטרופיזיולוגית.
• המשכיות פרה-קלינית: מגשרת בין שלב הגילוי לתיקוף פרה-קליני באמצעות אספקת מדד ליעילות טיפולית, המבוסס על אלקטרופיזיולוגיה ורלוונטי לבני אדם.

שילוב תהליכי עבודה וצנרת נתונים

השיטה משתלבת ברצף הגילוי, החל מבדיקת השערות על מטרות ועד לזיהוי מובילים (leads), כאשר תוצאות אלקטרופיזיולוגיות פונקציונליות מכוונות את החלטות ה-go/no-go לפני המעבר למודלים in vivo.

• ביולוגיה של גילוי: תומך בבדיקת השערות על ידי כימות השחזור של קשרים תפקודיים בין אוכלוסיות נוירונליות בעקבות ניתוק שנגרם מפגיעה.
• סריקה: מספק רשתות נוירונליות הניתנות לשחזור ומוכנות לבדיקה על MEA, המאפשרות הערכה סטנדרטית של תרכובות המקדמות התחדשות אקסונית ותיקון סינפטי.
• אנליטיקה: מספק מדידות אלקטרופיזיולוגיות כמותיות (למשל, תדירות פריקה (spike frequency), תבניות פרציות (burst patterns), קוהורנטית בין פרוסות) המאפשרות השוואה אובייקטיבית של יעילות ההתחדשות בין תנאים שונים.
• מחקר תרגומי: מקשר לעבודה פרה-קלינית על ידי הצעת סמן ביולוגי מבוסס-תפקוד ומכניסטי, התואם נקודות סיום קליניות בניסויים של פגיעות בחוט השדרה.
• שימוש חוזר ארגוני: מבסס פלטפורמה אלקטרופיזיולוגית לשימוש חוזר עבור סריקה כרונית של חומרים נוירו-רגנרטיביים במגוון פרויקטים ותחומים טיפוליים.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי על ידי קישור בין התחדשות מבנית לבין התאוששות אלקטרופיזיולוגית תפקודית, ובכך מפחית תוצאות חיוביות שגויות הנובעות משתלים פעילים מבחינה אנטומית אך לא תפקודית.
• ערך תפעולי: מספק זרימת עבודה סטנדרטית מבוססת MEA עם שלבי אינקובציה, יצירת נגעים והקלטה מוגדרים, מה שמשפר את השחזוריות בין מעבדות שונות.
• ערך אסטרטגי: משפר את יעילות ההון על ידי מתן אפשרות להפחתת סיכונים מוקדמת של מועמדים לניורו-רגנרציה, ובכך מזעזע את ההשקעה בתרכובות חסרות יעילות תפקודית.
• השפעה על הפורטפוליו: מסייע בקבלת החלטות קידום מותאמות סיכון על ידי אספקת נתונים אובייקטיביים וכמותיים לגבי השאלה האם המועמד משחזר לא רק צמיחה, אלא גם אינטגרציה תפקודית של מעגלים.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות באלקטרופיזיולוגיה של רקמות, טיפול ב-MEA וטכניקות של תרבית אורגנוטיפית סטרילית.
• תלוי בגישה למערכות של מערך אלקטרודות רב-נקודתי (multi-electrode array) בעלות רזולוציה מרחבית מספקת לזיהוי פעילות ספציפית לפרוסה וצימוד בין פרוסות.
• מחייב פרוטוקולים סטנדרטיים לדיוק בנגעים (lesions) ולתזמון אינקובציה כדי להבטיח הדירות בין ניסויים ומשתמשים.
• כולל שיקולי התאמה בעת מעבר מפרוסות עובריות של מכרסמים למודלים של רקמה עצבית של מבוגרים או מקור אנושי.
• מוגבל על ידי זמן ההישרדות של תרביות אורגנוטיפיות, דבר המצמצם את חלון הזמן להערכת התחדשות לטווח ארוך והבשלת קשרים.

שאלות נפוצות בביופארמה